Vraag 10Deuterium

Een klein deel van alle waterstof in het heelal heeft naast een proton ook 2 nog een neutron in de kern. Dit isotoop H wordt deuterium genoemd, 1 vaak kortweg aangeduid als D . Sterrenkundigen denken dat al het deuterium in het heelal vlak na de oerknal is gevormd. Sindsdien is de hoeveelheid deuterium in het heelal afgenomen door kernfusie in sterren. Bij deze reactie fuseert een deuteriumkern met een proton tot een nieuw, zwaarder deeltje.

Sterrenkundigen willen graag weten hoe snel de hoeveelheid deuterium in het heelal afneemt. In gaswolken waar nog nooit een ster is ontstaan is de verhouding tussen de hoeveelheden D en H sinds de oerknal niet veranderd. Sterrenkundigen willen daarom de verhouding D/H in zulke gaswolken vergelijken met de verhouding D/H op andere plaatsen in het heelal. Een veelgebruikte manier om de verhouding van het aantal atomen deuterium en waterstof in een gaswolk te bepalen is door te kijken naar het emissiespectrum van zo’n wolk. Wanneer een waterstof- of deuteriumatoom terugvalt van de 2 e naar de 1 e aangeslagen toestand, zendt het zichtbaar licht uit. Deze spectraallijn wordt bij waterstof aangeduid met H en bij deuterium met D . De verhouding tussen de α α intensiteiten van D en H is dus een maat voor de verhouding D/H in de α α wolk. De energieniveaus van waterstof en deuterium zijn gegeven door: k E =− n 2 n Hierin is − E het energieniveau van de toestand n in eV n − k een constante, die voor waterstof gelijk is aan 13,606 eV en voor deuterium gelijk is aan 13,609 eV − n de toestand

De Orionnevel is een grote wolk van figuur 1 gloeiend gas in het sterrenbeeld Orion. Zie figuur 1. Het emissiespectrum van deze gaswolk is nauwkeurig onderzocht. De waargenomen golflengte van D in de Orionnevel is 656,14 nm . α

Voer de volgende opdrachten uit: − Leg uit of de Orionnevel van ons af beweegt of naar ons toe beweegt. − Bereken de radiale snelheid van de Orionnevel. Noteer je antwoord in het juiste aantal significante cijfers.